Организация ЭВМ и систем

1.

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
Кафедра 24: «Информационно-вычислительных
систем и сетей»
Дисциплина: «Организация ЭВМ и систем»
Лекция
ктн снс Кремез Г. В.

2.

Лекция
Лекция № 22. Общие сведения об устройствах связи с
ЭВМ
Цель: формирование знаний по принципам реализации
устройств связи с ЭВМ
Учебные вопросы:
1.Устройства телеобработки данных и связи ЭВМ с объектом
управления.
2.Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.
2

3.

Рекомендуемая литература
.
.
.
2.Электронные вычислительные машины и периферийные
устройства. Ч.2. Периферийные устройства: учебное
пособие/под ред. Г.В. Кремеза.– СПб.: ВКА имени А.Ф.
Можайского, 2015. – 146 с.
3.Эксплуатация средств вычислительной техники. Часть 1.
Аппаратные средства вычислительной техники: учебник /под
ред. Г.В.Кремеза. – СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2013. –
505 с.
4.Орлов С.А., Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем:
Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2011.- 688 с.
3

4.

Учебный вопрос № 1
Устройства телеобработки данных и связи
ЭВМ с объектом управления
4

5.

Системы телеобработки данных
5

6.

Системы
телеобработки
данных
представляют
собой
информационновычислительные системы, которые выполняют
дистанционную централизованную обработку
данных, поступающих в центр обработки по
каналам связи.
Проблемным вопросом дистанционной
передачи является борьба с затуханием и
искажением сигналов.
Для его решения применяются каналы связи,
сигналы в которых отличны от используемых в
компьютерах (оптические, телефонные, радио,
спутниковые).
Сейчас большинство систем телеобработки
реализуются как компьютерные сети.
6

7.

7

8.

Система
телеобработки
информации
включает
следующие
группы
технических
средств:
• центральную ЭВМ,
• аппаратуру передачи данных (АПД) и линии
связи,
• устройство сопряжения (УС) компьютера с аппаратурой передачи данных,
• абонентские
пункты,
осуществляющие
взаимодействие абонента с системой и
обеспечивающие ввод и вывод данных.
8

9.

Аппаратура передачи данных включает:
• устройства преобразования сигналов (УПС);
• устройства защиты от ошибок (УЗО);
• устройства вызова.
УПС преобразует сигналы терминального
оборудования в вид, пригодный для передачи их
по используемым каналам связи, и обратно. В
качестве УПС обычно используются модемы и
связные карты.
УЗО реализуют процедуры обнаружения и
автоматического исправления ошибок.
9

10.

Наряду с техническим обеспечением, для
осуществления
режима
телеобработки
на
компьютере должно быть установлено специализированное
программное
обеспечение,
выполняющее функции:
• обеспечения работы компьютера в различных
режимах телеобработки,
• управления сетью телеобработки данных,
• управления очередями сообщений,
• редактирования сообщений,
• обработки ошибочных сообщений и т. п.
10

11.

Для использования телефонной сети как
канала
передачи
цифровой
информации
разработаны и широко используются устройства
преобразования
цифровой
информации
в
аналоговую и обратно, основанные на принципе
модуляции
несущей
частоты,
получившие
название модемы (сокращение от «модуляторыдемодуляторы»).
Несмотря на то, что модем изначально
создавался для телефонной линии, аналогичные
устройства существуют для других типов каналов
связи – радиомодем, спутниковый модем и т.п.
11

12.

12

13.

1
3
Модем
МОДуляция
Аналоговый
сигнал
Цифровой
сигнал
ДЕМодуляция

14.

Модем
обеспечивает
согласование
цифровых сигналов компьютера с аналоговыми
сигналами телефонной линии, при передаче
данных осуществляет модулирование аналоговых
сигналов цифровой информацией, а при приеме ‒
демодулирование.
Они различаются между собой по способу
модуляции, пропускной способности, способу
коррекции ошибок, способу сжатия данных.
14

15.

Модемы,
выпускаемые
разными
производителями,
должны
отвечать
определенным стандартам.
Стандарты опираются на протоколы ‒
набор правил, по которым осуществляется
процесс передачи данных в данном устройстве.
Протоколы,
реализуемые
в
работе
модемов, можно разделить на четыре группы:
•протоколы модуляции;
•протоколы обнаружения/коррекции ошибок;
•протоколы сжатия данных;
•протоколы передачи файлов.
15

16.

Способы модуляции
16

17.

Основными способами модуляции являются
амплитудная, частотная и фазовая.
При амплитудной модуляции изменяется
амплитуда несущего сигнала в зависимости от
передачи нуля или единицы.
В случае частотной модуляции «1»
передается несущей с одним значением частоты,
а «0» ‒ с другим.
При фазовой модуляции биты кодируются
изменением (поворотом) фазы сигнала.
Возможны
комбинированные
и
модифицированные способы модуляции.
17

18.

В состав типового модема входят:
специализированный
микропроцессор
для
управления работой модема, оперативная память
для хранения содержимого регистров модема и
буферизации
передаваемой
(получаемой)
информации, электрически перепрограммируемая
постоянная
память
для
хранения
коммуникационных программ, динамик для
звукового контроля связи, вспомогательные
элементы (трансформатор, резисторы, разъемы и
пр.).
В конструктивном исполнении модемы
могут быть внутренними (встроенными) и
внешними.
18

19.

Устройства связи с объектом управления
19

20.

20

21.

Устройства связи с объектом (УСО)
используются в АСУ для объединения аналоговых
и цифровых параметров реального объекта
управления с целью их обработки управляющим
(бортовым) компьютером и выдачи управляющих
воздействий на исполнительные органы.
Типы УСО по направлению прохождения
данных:
•устройства ввода — получение сигналов датчиков;
•устройства вывода — формирование сигналов для
исполнительных механизмов;
•двунаправленные устройства.
В качестве УСО часто применяют аналогоцифровые и цифро-аналоговые преобразователи
(АЦП и ЦАП).
21

22.

Учебный вопрос № 2
Аналого-цифровые и цифро-аналоговые
преобразователи
22

23.

Для возможности осуществлять обработку
полученной от датчиков аналоговой информации
цифровыми методами необходимо выполнить
преобразование
этой
информации
к
виду,
доступному
к
«пониманию»
цифровыми
устройствами.
Подобное
преобразование
называется аналого-цифровым.
Обратное преобразование, заключающееся
в переводе информации, полученной с выходов
цифрового устройства к виду непрерывной функции
времени или иного ее параметра, называется
цифро-аналоговым.
23

24.

Соответственно устройства, выполняющие
такие преобразования, называются аналогоцифровыми преобразователями (АЦП) и цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП).
Поскольку наиболее удобной формой
представления информации для обработки
средствами электронных устройств являются
напряжения и токи, изменяющиеся во времени, то
в качестве дискретных значений этих сигналов
можно выбрать как дискретные значения
времени, так и дискретные уровни напряжений
или токов.
24

25.

Дискретизация параметров
аналогового сигнала
Аналого-цифровые
преобразователи (АЦП)
25

26.

Аналого-цифровое
преобразование
заключается в последовательном сравнении (на
основе вычитания, аналогично методу деления
при переводе чисел) преобразуемой величины с
величинами эталонов, соответствующих весам
разрядов кода.
В результате выполняется ее разложение по
весам разрядов и в соответствующие разряды
формируемого кода заносятся единицы и нули.
На вход АЦП подается измеряемое
напряжение, а на его выходе формируется
соответствующий двоичный код.
26

27.

Основные
характеристики
устройств
аналого-цифрового преобразования (ряд из них
применим и для ЦАП):
•разрядность выходного кода;
•диапазон входного (для АЦП) или выходного (для
ЦАП) напряжений;
•разрешающая способность (чувствительность);
•время преобразования и др.
При
построении
ЦАП
широкое
распространение получил принцип суммирования
токов, поступающих из цепей, каждая из которых
отражает состояние текущего разряда двоичного
кода.
На вход АЦП подается преобразуемый
двоичный код, а на его выходе формируется
27
соответствующее ему напряжение.

28.

Схема цифро-аналогового преобразователя (ЦАП)
с суммированием токов
28

29.

Задание на самостоятельную работу
1. Отработать учебный материал по конспекту лекций.
2. Изучить материал рекомендованной по дисциплине
литературы [2, с.139-148], [4, с.493-500].
29